Charles E. Wilsons foreldre var og . Faren var skoleleder i Minerva, moren var lærerinne. Da Charles Wilson var fiew år gammel flyttet familien til Mineral City, også det i Ohio, og der gikk han på offentlig skole. I 1904 flyttet familen til Pittsburgh (Pennsylvania). Der gikk han på . Deretter studerte han til elektroingeniør ved Carnegie Institute of Technology og ble uteksaminert derfra i 1909.